Научная статья на тему 'Обоснование параметров технологии отработки прикон турных запасов системами с обрушением руды и вмещающих пород'

Обоснование параметров технологии отработки прикон турных запасов системами с обрушением руды и вмещающих пород Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

CC BY
82
22
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по энергетике и рациональному природопользованию , автор научной работы — Романько Е. А.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Обоснование параметров технологии отработки прикон турных запасов системами с обрушением руды и вмещающих пород»

УДК 622.274.54 Е.А. Романько

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ТЕХНОЛОГИИ ОТРАБОТКИ ПРИКОНТУРНЫХ ЗАПАСОВ СИСТЕМАМИ С ОБРУШЕНИЕМ РУДЫ И ВМЕЩАЮЩИХ ПОРОД

При комбинированной отработке месторождений в основании и бортах карьеров, поставленных в предельное положение, остаются запасы руды, которые отрабатывать открытым способом не рентабельно. Рудные зоны характеризуются сложной морфологией: невыдержанность контактов, сложные границы выклинивания рудных зон, углы падения изменяются от 20 до 60°, растянутость рудных участков по простиранию и высоте бортов. Отработку таких рудных участков ведут подземным или открыто-подземным способами. При отработке приконтурных запасов системами с обрушением руды и вмещающих пород обеспечивается высокая интенсивность освоения запасов и снижается себестоимость добычи руды. Формирование при-грузки является необходимым элементом технологии отработки мощных рудных зон, растянутых вдоль борта карьера, при этом пригрузка, наряду с изоляцией очистного пространства, выполняет функцию обеспечения устойчивости подработанного борта в период выемки запасов подземным способом. Одним из факторов, обуславливающих низкие показатели извлечения при отработке рудных зон недостаточно крутого падения с образованием горизонтального основания блока, является вынужденные ли-

бо подработка породного треугольника, либо оставление рудного целика, непостоянная высота выпуска при формировании дополнительных дучек в лежачем боку залежи.

Анализ результатов исследований, посвященных отработке наклонных залежей системами разработки с обрушением руды и вмещающих пород показал, что основным фактором снижения потерь и разубоживания руды при выпуске является формирование наклонного основания блока, проведенного по контакту рудного тела.

В связи с чем были проведены исследования по оценке влияния угла наклона основания блока на показатели извлечения. Определение показателей извлечения руды при различном угле заложения основания блока проводилось в два этапа: физическим моделированием выпуска руды на эквивалентных материалах с соблюдением критериев подобия и граничных условий и аналитическим обоснованием влияния угла наклона основания блока на показатели извлечения.

Физическое моделирование заключалось в проведении выпуска руды через горизонтальное и наклонные (а=20 и 40°) основания блока и анализа результатов выпуска. В модель засыпалась руда, затем порода, таким образом, чтобы контакт руды и поро-

Рис. 1. Графики изменения потерь и засорения руды с увеличением угла наклона основания блока с 0° до 40°

ды выдерживался параллельным основанию блока и велся равномернопоследовательный выпуск руды. Критериями оценки опытов служили показатели: засорения руды в блоке и потерь. Результаты моделирования выпуска руды под налегающими породами при различном угле заложения основания блока представлены на рис. 1.

Результаты моделирования говорят об уменьшении потерь и засорения руды в блоке на 4 % при увеличении угла наклона основания блока с 0 до 40 .

В процессе выпуска, когда высота выпуска превышает критическую, эллипсоиды выпуска пересекаются, и начинает формироваться извилистый контакт руды с породой. Увеличение угла наклона основания блока приводит к уменьшению области взаимного влияния эллипсоидов выпуска и уменьшению площади гребней (рис. 2), а, следовательно, уменьшению потерь руды. Аналитически оценить изменение потерь руды с увеличением угла наклона основания блока, возможно установив зависимость изменения площади гребней от угла заложения основания блока.

Таким образом, площадь гребней может быть найдена (рис. 2.):

8ЛЕБ = Ъ'1воа'Ъ + X' ^ввэв , (1)

Хі - х. ь і

Б = а- Ь- агсвіп—--------------I—(х^ - х. |х

ввэв а а 1

і. )>

хЛІа2 - Хі - х.)2 - а-Ь- агсБІп —а +

х2 Ь — 2 2

+ 0.5- а-Ь- агсБіп—— +-----х0-*а - х0 -

а 2-а 2 V 2

- кх..(х2 - х..)- 0.5 - а - Ь - асг віп-^ + 21 а

хі (х 2 - х1)_ ь —а

:-а'х1\а

Ь — 2 2 , . а

+--------х л а - х + +а - Ь - агсвіп —+

2-а 1V 1 а

Ь (х2 - хі)

4

а - \х2 - х..1 +

+ 0.5аЬ агсБіп -

і Г

Х2 - хі Ь (х1 - хі )

х1 - х.

х*1 а" - 1х1 - х.Г - 0.5аЬагсБіп------------—

4а2 -(х1- хі f

х2 Ь-х2 Г

БІп —2-------2 - д/а

а а V

а

х0 Ь - х0 , п 0

■ а - Ь - агсвіп —2------— - Л/а - х(2)

а

х

+

а

Высота выпуска 80 м

Угол наклона основания блока, град

Расстояние между выпускными отверстиями 8 м

1

0,98

0,96

0,94

0,92

0,9

11 —=1

Н Е: Ы П=80 М

10 20 30

М'ол наклона основания блока, град

40

Изменение площади гребней с увеличением угла наклона основания блока оценивается коэффициентом изменения площади гребней:

Рис. 2. Уменьшение плошали пересечения эллипсоидов выпуска и гребней рулы с увеличением угла наклона основания блока

Рис. 3. Влияние высоты выпуска и расстояния между выпускными отверстиями

на коэффициент уменьшения гребней

где

площадь пересе-

чения эллипсоидов при угле наклона основания бло-

ка

&

площадь

пересечения эллипсоидов при горизонтальном

заложении основания бло-

Ба

Ки =--------, доли ед.

и

О

(3)

ка, т.е при а = 0 .

Г рафики влияния угла наклона основания блока на коэффициент уменьшения площади гребней для различных высоты выпуска и расстояния между выпускными отверстиями (рис. 3.)

Очевидно, что с увеличением угла наклона основания блока потери руды в гребнях снижаются и при различных высотах выпуска и при различных расстояниях между выпускными отверстиями.

Для определения оптимальных показателей извлечения использована методика, представленная в работе [1], дополненная полученными зависимостями угла заложения основания блока на показатели извлечения. Алгоритм расчета представлен на рис. 4.

Для оценки влияния угла наклона основания блока рассматривались три

а

Рис. 4. Алгоритм оптимизации показателей извлечения с учетом отношения крупности материала пригрузки к крупности руды

варианта отработки прибортовых запасов системами разработки с обрушением руды и вмещающих пород: выпуск руды через горизонтальное основание с непостоянной высотой выпуска и углом откоса борта карьера 400 и равномерно - последовательным выпуском руды через наклонные основания блока с углом заложения 20 и 40 0 при угле откоса борта карьера 400 и высотой блока 50 м. С помощью алгоритма определения оптимальных показателей извлечения руды были рассчитаны значения прибыли и оптимальных показателей выпуска (таблица).

Ведение равномерно-последовательного выпуска с горизонтальным основанием блока и непостоянной высотой выпуска характеризуется наименьшей прибылью на 1 т добытых запасов: прибыль равна 368,92 руб/т потери составляют 19,21 % , прибыль при формировании наклонного основания блока (а = 40°) и ведении равномерно-последовательного выпуска - 405,19 руб/т потери -12,2 %. Т.е. предлагаемое наклонное основание блока позволяет повысить прибыль на 36,27 руб./т за счет снижения потерь и разубоживания руды при выпуске на 7,01%.

Технико-экономические показатели освоения приконтурных запасов для различных углов заложения основания блока при расстоянии между выпускными выработками Ьвв = 8 м

Схемы подготовки материала пригрузки а=0° а=20° а=40°

Потери, % 19,21 15,09 12,20

Засорение в блоке, % 6,5 6,15 6

Затраты на добычу и переработку руды, руб/т в т.ч. на формирование основания блока 1478,94 5,29 1482,29 13,1 1482,29 13,1

Извлекаемая ценность, руб/т 1905,90 1913,04 1916,1

Прибыть, руб/т 368,92 389,72 405,19

Таким образом, формирование наклонного основания блока при отработке рудных тел недостаточно крутого падения и выклинивающихся зон рудных залежей, позволит снизить потери руды в гребнях за счет заложения основания блока под углом наклона, совпадающим с контуром рудной залежи при ведении равномернопоследовательного выпуска, а так же, позволит уменьшить расстояние между выпускными выработками, сохранив при этом основание блока в устойчивом состоянии, что так же повлечет за собой увеличение полноты и качества извлечения руды из недр.

Исходя из представленных результатов исследований, применение наклонного основания блока, совпадающего с контуром рудной зоны, при отработке приконтурных запасов системами с обрушением руды и вмещающих пород позволяет снизить потери и разубоживание руды на 5-7% по сравнению с формированием горизонтального основания блока. Поэтому область применения систем с обрушением руды и вмещающих пород при отработке приконтурных запасов может быть расширена и экономически оправдана при отработке ценных руд.

------------ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Слащилин И.Т., Романько А.Д. Прогнозирование показателей извлечения руды при системах разработки с массовым обрушением руды. Уч. пособие. Свердловск: изд. УПИ им. С.М. Кирова, 1980. - 53 с.

— Коротко об авторах-----------------------------------------------

Романько Е.А. - Магнитогорский государственный технический университет.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

39

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.